基础实训指导书.docx
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基础实训指导书
辽宁机电职业技术学院
《数字电子技术》基础实训指导书
电子信息工程技术教研室
2004.3
基础实训部分
实训一TTL与非门功能测试及转换
一、实训目的
1.掌握测试TTL与非门逻辑功能的方法。
2.进一步了解有关TTL与非门电路。
二、仪器及器件
1.74LS002块
2.万用表1块
3.数字实验仪1台
三、训练内容
（一）与非门逻辑功能的测试
74LS00是四2输入与非门，其引脚图如图1-1所示。
任选74LS00中一个独立的与非门，按图1-2接线，两输入端分别接逻辑电平开关，用万用表测输出端的电位，将测试结果填入表1-1中。
（二）与非门构成其它门电路
1.组成或门
提示：
将结果填入表1-2中。
2.组成与门
提示：
将结果填入表1-3中。
3.组成异或门
需要几块74LS00，请自行设计并测试，将结果填入表1-4中。
四、实训报告及思考
记录测试结果，填入训练表格，写出实训报告，并思考下列问题：
1.为什么用与非门可以实现其它任何门电路？
2.如何将异或门输出
表达式转换成与非式，进而用与非门实现之？
3.查资料说明TTL与非门的高、低电平的范围值是多少?
实训二集成逻辑门电路的参数测试
一、实训目的
1.掌握TTL和CMOS与非门主要参数的意义及测试方法。
2.进一步熟悉数字逻辑仪的基本功能和使用方法。
二、仪器及设备
1.数字逻辑实验仪1台
2.万用表2只
3.元器件：
74LS20（T063）、CC4012各一块，2CK114只
三、训练内容
1.TTL与非门74LS20静态参数测试
导通电源电流ICCL和截止电源电流ICCH。
测试电路如图2-1。
74LS20为双与非门，两个门的输入端作相同处理。
测得ICCL=12mA，ICCH=1.6mA
图2-1 图2-2
低电平输入电流IiL和高电平输入电流IiH。
每一门和每一输入端都测试一次。
测试电路如图2-2。
参数
1A
1B
1C
1D
2A
2B
2C
2D
IiL（mA）
1.1
1.2
1.1
1.0
1.0
1.1
1.1
1.0
IiH（uA）
9
9
9
9
10
9
9
8
2.电压传输特性。
调节电位器RW，使Vi从0V向5V变化，逐点测试Vi和VO值，将结果记录入下表中。
测试电路如图2-3。
图2-3
Vi
0.3
0.5
1
1.2
1.3
1.35
1.4
1.45
1.5
1.6
1.7
2.4
3.6
Vo
3.6
3.6
3
2.7
2.4
2.1
1.6
1.3
1.0
0.7
0.3
0.3
0.3
3.CMOS双四输入与非门CC4012静态参数测试
将CC4012正确插入面包板，测电压传输特性。
测试电路和方法同上，输出端为空载测量。
将结果记录入下表中。
Vi
0
0.5
1
2
2.3
2.4
2.45
2.5
2.55
2.6
2.7
3
4.5
5
Vo
5
5
5
5
5
5
5
5
0
0
0
0
0
0
四、实训报告及注意问题
记录测试结果，填入训练表格，写出实训报告，并思考下列问题：
1.测量TTL与非门输出低电平时要加负载，因为要求集成块有一定带负载的能力，而TTL与非门输出低电平时会有较大负载电流。
图2-3中R选用360Ω是根据最大允许负载电流为：
扇出系数（8）×低电平输入电流IiL（1.6mA）得到的。
若R很小会使负载电流过大，无法得到正常的输出低电平。
2.与非门输入端悬空可以当作输入为“1”，因为悬空相当于Ri=∞，由输入端负载特性可得此结论。
3.TTL或非门闲置输入端的处置方法：
与其它输入端并联；接地。
4.实验中所得ICCL和ICCH为整个器件值，单个门电路的ICCL和ICCH为所测值的一半。
重点讲解组合逻辑电路的实验分析的方法与步骤及在实验设备中如何去实现。
实训三组合电路的实验分析
一、实训目的
1.掌握译码显示电路的原理。
2.熟悉中规模译码、显示器件的使用方法。
二、仪器及器件
1.74LS48（4线—7段译码驱动器）1块
2.BS201（七段共阴发光二极管数码管）1块
3.1KΩ电阻若干
4.数据实验仪1台
三、实训原理
1.七段发光二极管数码管
本实验采用共阴极数码管BS201A。
其外形图和等效电路如图3-1所示
图3-1数码管BS201A的外形图和等效电路
2.4线—7段译码驱动器
74LS48是4线—7段译码驱动器，用于与共阴极半导体数码显示器件相连。
其逻辑符号、外引线排列如图3-2所示，表3-1为其功能表。
图3-274LS48的逻辑符号、外引线排列图
74LS48有三个控制端
，
，
：
（1）灭灯输入/灭零输出
。
当
为输入端而且
=0时，无论其他输入端是高电平还是低电平，输出
均为0，字形消隐。
（2）试灯输入
。
当
=0时，
是输出端，且
=1，此时无论其他输入是高电平还是低电平，输出
均为1，即七段管都亮，如有不亮的证明该数码管的发光管坏了。
（3）灭零输入
。
当
=1，
=0，输入变量为0000时，七段输出
全为0，不显示0字形。
此时
为输出端且
=0。
四、训练内容
1.将74LS48与BS201A对应管脚连接如训图3-3所示电路。
图3-374LS48与BS201A对应管脚的连接图
2.在
输入端输入0000~1001十个8421BCD码，观察数码管的显示情况，自制表格填入。
3.当
输入端输入1010~1111这六个码时，观察显示情况，记入自制的表格中。
实训四用组合电路设计逻辑问题（自拟）
一、训练目的
1.掌握用数据选择器来解决实际问题的方法。
2.学会扩展的方法。
二、仪器及器件
1.74LS151（八选一数据选择器）2块
2.74LS00（四2输入与非门）1块
3.数据实验仪1台
三、训练内容
（一）用八选一解决实际问题
1.问题：
某车间有三台机器，用红、黄两个故障指示灯表示机器的工作情况。
当只有一台机器有故障时，黄灯亮；若有两台机器同时发生故障时，红灯亮；如果三台机器都发生故障时，红、黄灯都亮。
试用数据选择器设计这个灯的控制逻辑电路。
2.根据问题进行设计
（1）分析问题列真值表。
（2）由真值表得出函数表达式。
（3）由函数表达式得逻辑图。
（4）连接实际电路，对照真值表进行验证。
（二）用两块八选一数据选择器来实现十六选一的逻辑功能
1.参照第三章第四节设计电路。
2.连接实际电路，对照十六选一的真值表进行验证。
四、实训报告及思考
记录测试结果，填入训练表格，写出实训报告，并思考下列问题：
1.用四选一74LS153如何实现上述问题？
2.如何用四选一74LS153实现一个八选一？
本次实训题目主要由学生自拟，指导老师重在辅导。
实训五触发器的功能及应用
一、实训目的
1.学会测试触发器逻辑功能的方法。
2.进一步熟悉RS触发器、集成JK触发器和D触发器的逻辑功能及触发方式。
3.进一步熟悉数字逻辑实验箱中单脉冲和连续脉冲发生器的使用方法。
二、仪器及设备
1.数字逻辑实验仪1台
2.万用表1只
3.双踪示波器一台
4.元器件：
74LS00、74LS74各1块，74LS20、74LS76各1块。
三、实训线路图
四、训练内容
1.基本RS触发器逻辑功能测试
利用数字逻辑实验箱测试由与非门组成的基本RS触发器的逻辑功能，R、S接电平开关，Q、Q接电平显示，将结果记录在下表中。
表5-1RS触发器逻辑功能测试表
步骤
Q
功能
0
0
0
不定
1
0
1
置0
2
1
1
保持
3
1
0
置1
4
1
1
保持
2.集成JK触发器逻辑功能测试
表5-2JK触发器逻辑功能表
CP
J
K
×
1
1
1
1→0
0
1
1
0→1
0
1
1→0
1
1
0
0→1
1
1
0
1→0
1→0
1
1
0→1
0→1
0/1
1/0
（1）直接置0和置1端的功能测试
（2）JK逻辑功能的测试
按下表测试并记录JK触发器的逻辑功能。
表5-3JK触发器逻辑功能测试表
J
K
CP
0
0
0→1
1→0
0
1
0→1
1→0
1
0
0→1
1→0
1
1
0→1
1→0
（3）JK触发器计数功能测试
使触发器处于计数状态（J=K=1），CP信号由实验仪操作板中的连续脉冲（矩形波）发生器提供，可分别用低频（f=1~10HZ）和高频（f=20~150KHZ）两档进行输入，分别用实验箱上的LED电平显示器和双踪示波器观察工作情况，记录CP与Q的工作波形，Q状态更新发生在CP的下降沿。
Q信号的周期是CP信号周期的两倍。
3.集成D触发器逻辑功能测试
按下表测试并记录D触发器的逻辑功能。
表5-3D触发器逻辑功能测试表
D
CP
0
0→1
1→0
1
0→1
1→0
五、实训报告及思考
记录测试结果，填入实训表格，写出实训报告，并思考下列问题：
1.画出工作波形图。
2.比较各种触发器的逻辑功能及触发方式：
基本RS触发器：
置0、置1、保持功能，有不定状态；低电平触发。
JK触发器：
置0、置1、保持、计数功能，有低电平有效的直接置0、置1端；下降沿触发。
D触发器：
置0、置1、保持、功能，有低电平有效的直接置0、置1端；上升沿触发。
实验六小规模计数器的分析与设计
一、实训目的
1.学习小规模计数器逻辑功能的测试方法。
2.熟悉计数器的设计方法。
二、仪器及设备
1.数字逻辑实验仪1台
2.万用表1只
3.双踪示波器1台
4.元器件：
74LS00、74LS76各1块
导线若干
三、实训线路图
四、实训内容
1.异步二进制加法计数器
按图6-1接线，组成一个三位异步二进制加法计数器，CP信号可利用数字实验仪上的单次脉冲发生器或低频连续脉冲发生器，清0信号
由逻辑电平控制，计数器的输出信号接LED电平显示器，按下表进行测试并记录。
表6-1异步二进制加法计数器测试表
CP
Q3
Q2
Q1
十进制数
0
X
0
0
0
0
1
0
0
0
0
0
1
1
1
1
7
2
1
1
0
6
3
1
0
1
5
4
1
0
0
4
5
0
1
1
3
6
0
1
0
2
7
0
0
1
1
8
0
0
0
0
在CP端加连续脉冲，用示波器观察各触发器输出端的波形，并按时间对应关系画出CP、Q1、Q2、Q3端的波形。
2.异步二进制减法计数器
在预习时画出用JK触发器构成的三位异步二进制减法计数器的逻辑电路如图6-2。
按图接线，然后按步骤1所述内容进行测试。
3.异步十进制加法计数器
按图6-3接线，组成一个异步十进制加法计数器，CP信号可利用数字逻辑实验箱上的单次脉冲或低频连续脉冲发生器，清0信号
由逻辑电平开关控制，各触发器的输出端及进位输出端分别接到LED电平显示插孔，按下表进行测试并记录。
表6-2十进制加法计数器测试表
CP
Q4
Q3
Q2
Q1
Z
十进制数
0
X
0
0
0
0
0
0
1
0
0
0
0
0
0
0
1
0
0
0
1
0
1
2
0
0
1
0
0
2
3
0
0
1
1
0
3
4
0
1
0
0
0
4
5
0
1
0
1
0
5
6
0
1
1
0
0
6
7
0
1
1
1
1
7
8
1
1
0
0
0
8
9
1
0
0
1
1
9
10
0
0
0
0
0
0
在CP端加高频连续脉冲，用示波器观察各触发器输出端的波形，并按时间对应关系画出CP、Q1、Q2、Q3、Q4、Z端的波形。
五、实训报告及思考
记录测试结果，填入实训表格，写出实训报告，并思考下列问题：
1.画出工作波形图。
2.二进制加/减法计数器的相同点：
都为异步计数器，进位信号取自低位状态的边沿。
相异点：
进位信号分别取自低位状态的下降沿和上升沿。
3.讲解中规模计数器的应用及组成原理。
实验七中规模集成计数器的设计（自拟）
一、实训目的
1.熟悉中规模集成计数器的功能及应用。
2.进一步熟悉数字逻辑实验仪中的译码显示功能。
二、仪器及设备
1.数字逻辑实验仪1台
2.万用表1只
3.双踪示波器1台
4.元器件：
74LS00、74LS20、74LS161各1块
三、实训线路图
四、实训内容
1.用74LS161及辅助门电路实现一个10进制计数器：
利用异步清0端
。
电路图如图7-1。
利用同步置数端
，从0000开始计数。
电路图如图7-2。
利用同步置数端
，到1111结束。
电路图如图7-3。
利用同步置数端
，从某状态DCBA开始，到另一状态D1C1B1A1结束。
（例：
从0001开始，到1010结束的10进制）电路图如图7-4。
计数器的CP端接连续脉冲，输出状态接LED电平显示，逻辑电平开关作为并行输入数据，观察计数器的功能。
列出表述其功能的计数状态顺序表，记录实验数据。
电路图7-1、图7-2数据记入下表：
CP
QD
QC
QB
QA
十进制数
0
0
1
1
2
2
3
3
4
4
5
5
6
6
7
7
8
8
9
9
10
0
电路图7-3的数据记入下表：
CP
QD
QC
QB
QA
十进制数
0
6
1
7
2
8
3
9
4
10
5
11
6
12
7
13
8
14
9
15
10
0
电路图7-4的数据记入下表：
CP
QD
QC
QB
QA
十进制数
0
1
1
2
2
3
3
4
4
5
5
6
6
7
7
8
8
9
9
10
10
0
2.利用实验仪上的高频连续脉冲作CP，用示波器观察QD、QC、QB、QA的波形，并按时间对应关系记录下来，将计数器输出接至译码显示电路同时观察计数显示结果。
五、实训结果分析
记录测试结果，填入实训表格，写出实训报告，并思考下列问题：
1.74LS161的置0端为异步置0，置数端为同步置数。
2.若要求计数器具有暂停计数功能，可以：
A封锁CP信号
B令EP=ET=0
此为学生自拟实训，指导老师着重辅导。
实验八计数、译码、显示综合实验（自拟）
一、实训目的
1.掌握中规模集成电路计数器的功能及应用。
2.掌握中规模集成电路译码器的功能及应用。
3.掌握七段LED数码管及显示电路的工作原理。
4.学会综合测试的方法。
二、仪器及设备
1.数字实验仪1台
2.万用表1只
3.元器件：
74LS902块74LS49（或74LS249）1块共阴极LED数码管1块
三、实训接线图
四、实训内容
用集成计数器74LS90分别组成8421码十进制和六进制计数器，然后连接成一个60进制计数器（6进制为高位、10进制为低位）。
其中10进制计数器用实验仪上的LED译码显示电路显示。
6进制计数器由自行设计、安装的译码器、数码管电路显示，这样组成一个60进制的计数、译码、显示电路。
用实验仪上的低频连续脉冲（调节频率为2HZ）作为计数器的计数脉冲，这样眼睛可以分辨出读数，通过数码管显示变化来观察计数、译码、显示电路的功能。
五、实训结果分析
1.简要说明数码管自动计数显示的情况：
该计数器从00递增加1，直到59后，又回到00状态。
2.根据实训中的体会，说明综合测试较复杂中小规模数字集成电路的方法：
分单元电路安装、调试。
3.说明两级计数器级联方式及注意问题。
六、实训报告及思考
记录测试结果，写出实训报告，并思考下列问题：
1.共阴与共阳LED数码管的区别是什么？
2.74LS90计数器的CP脉冲是什么沿触发的?
3.如何实现24进制计数？
试画出接线图说明。
此为学生自拟实训，指导老师重在辅导。
实验九利用TTL集成门构成脉冲电路
一、实训目的
1.掌握用TTL集成门构成多谐振荡器和单稳电路的基本工作原理。
2.了解电路参数变化对振荡器波形和单稳电路输出脉冲宽度的影响。
二、仪器及设备
1.数字逻辑实验仪1台
2.万用表1只
3.双踪示波器1台
4.元器件：
74LS001块、1.2K电位器1只、电阻、电容、导线若干
三、实训内容
1.多谐振荡器
图9-1多谐振荡器
2.环形振荡器
图9-2环形振荡器
将74LS002输入四与非门、电阻、电容等按图9-1接线。
用示波器观察Vi1、V01、Vi2、V0的波形。
按时间对应关系记录下来，测出振荡器输出波形的周期。
将74LS002输入四与非门、电阻、电容等按图9-2接线。
经检查无误后方可接通电源。
用示波器观察Vi1、Vi2、V02、Vi3、V0的波形，按时间对应关系记录下来。
改变电位器的阻值，用示波器观察振荡周期的变化趋势，计算出该振荡器振荡频率的变化范围：
fmin =33.4kHz fmax=434.8kHz
3.积分型单稳电路
按图9-3接线，用实验箱上的高频连续脉冲作为输入信号Vi1。
用示波器观察，调整输入波形为一定脉冲宽度时，用示波器观察Vi1、V01、Vi2、V0的波形，按时间对应关系记录下来，测出输出脉冲的宽度：
tp1=0.7uS
将图9-3再加一级非门输出，比较两种电路的输出波形有无不同，将电容改为0.01uF，再测量电路输出脉冲的宽度：
tp2=2.1uS
四、实训报告及思考
记录测试结果，写出实训报告，并思考分析：
1.波形图
2.将实验所得数据与理论计算值相比较，不一致的原因：
测量误差；理论计算误差。
3.总结归纳元件参数的改变对电路参数的影响。
（1）环形振荡器：
电阻改变使周期相应变化，写出周期T计算公式；
（2）积分型单稳：
电容改变使输出脉宽相应变化，写出脉宽TW的计算公式。
实训十555时基电路
一、实训目的
1.掌握555时基电路逻辑功能的测试方法。
2.熟悉555时基电路的工作原理及其应用。
二、仪器及设备
1.数字实验仪1台
2.万用表1只
3.双踪示波器1台
4.元器件：
时基电路5551块、1.2K电位器1只、电阻、电容、导线若干
三、实训线路
四、实训内容
1.555时基电路逻辑功能测试
（1）按图10-1接线，将R端接实验箱的逻辑电平开关，输出端OUT和放电管输出端DIS分别接LED电平显示，检查无误后，方可进行测试。
（2）按表10-1进行测试，改变RW1和RW2的阻值，观察状态是否改变。
（3）按表10-2测试，将结果记录下来，用万用表测出TH和TR端的转换电压，为3.3V和1.7V，与理论值2/3Vcc和1/3Vcc比较，是一致的。
2.555时基电路的应用
用555时基电路设计一个多谐振荡器，频率为1KHZ，用示波器观察得到的波形。
五、实训报告及思考
记录测试结果，写出实训报告，并思考分析：
总结555时基电路的逻辑功能：
有两个触发端，分别为高触发置0和低触发置1，触发电平分别为2/3Vcc和1/3Vcc，可利用触发端来实现相应的0、1状态。
用示波器观察得到的是什么波形？
振荡频率如何计算？
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